Файл: Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.10.2024
Просмотров: 91
Скачиваний: 0
Напряжение сжатия при расчете труб на выносливость рас считывается без учета потерь веса колонны в жидкости:
|
|
(72) |
где |
Qc |
- вес труб, создавшие осевую нагрузку, кг, Qc= V q • |
F |
- |
площадь поперечного сечения трубы, сіг . |
Задаваясь допустимыми значениями напряжений, можно рассчитать предельную глубину бурения для различных труб, режимов буре ния и станков.
§ 3. Предельный диаметр керна. (Проверочный расчет прочности бурильных труб при срыве керна)
При скалывании керна крутящий момент, действующий на бу рильные трубы определяется диаметром керна и сопротивлением породы разрушению (скалыванию). В этом случае касательные на пряжения в бурильных трубах можно определить из выражения
|
|
-Рк3 d |
|
CK |
> |
(73) |
|
|
|
d ' - d f |
|
||||
где DK- диаметр керна, |
см; d |
- |
наружный диаметр бурильных |
||||
труб, см; d 1 - |
внутренний диаметр бурильных' труб, см; |
TCK - |
|||||
сопротивление |
породы скалыванию, |
|
т ск= (і/М -г- 1/15)бсх,здесь |
||||
бсжпрочность породы на сжатие |
(табл.50). |
|
|||||
Задаваясь |
значением [ т ] , |
можно определить предельный |
|||||
диаметр верна для данных труб: |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
- |
dt) |
|
|
|
|
к V V* |
|
см . |
(74) |
||
Допускаемая величина [Т] |
может быть принята равной 0,75 [б] |
||||||
[см.формулу (66)] |
[ЗЗ] . |
|
|
|
|
|
|
П р и м е р |
1. |
|
|
|
|
|
|
Проверить на прочность бурильную колонну, составленную |
|||||||
из труб диаметром 50 мм, |
8 = 5,5 |
т и утяжеленных труб диа |
|||||
метре« 73 мм. Глубина скважины L = 1500 м, диаметр бурения
76 мм, |
коронка алмазная. Режим бурения Р = 980 к г; |
п = 288 |
|||||
об/мин, |
|
промывочная жидкость - вода. Материал труб - |
сталь мар |
||||
ки 36Г2С. |
|
|
|
|
|
||
Р е ш е н и е , |
1. |
Определяем напряжения, действующе в |
|||||
верхнем |
сечении. Длина сжатой части (64) |
составит |
|
||||
|
|
|
|
|
980 |
|
|
|
|
Ч - |
0,9 |
Ш |
■= 40 м |
|
|
|
|
(1 - |
|
|
|||
|
|
|
|
4,5 |
7,85 |
|
|
Средний вес |
1 м колонны бурильных труб находим по форму |
||||||
ле (61) |
на основании данных табл.37,/38 и 39: |
|
|||||
|
|
6 ^ 4 ^+0,96 |
1460+1,7-150+7-79 |
|
|
||
Î |
= |
_____ Ід5_______________________ |
= 6,82 Кг/м . |
||||
|
|
|
|
|
1460 |
|
|
Средний вес 1 м утяжеленных труб определяем по данным табл.42:
?Ѵт= Г б = 31,2 КГ/М '
Напряжение растяжения в верхней части рассчитаем по формуле (63): ,
- [(1500-40 ) 6,82+40-31,2] (1 - у ^ - )
= 1270 кг/см2 .
0,785 (52 - 3,92)
Для определения касательных напряжений при кручении не обходимо рассчитать мощность, расходуемую при бурении. Во спользуемся формулами (78) и (90):
JV „ = 2 г ІО-7 -980-68-288 = 3,84 квт ;
РаЗР
в = 5,35-10“9 .2882 ' 4.15001 '? 5 = 38,8 квт ,
где JŸpajp" мощность, потребная на разрушение породы; Nx в - мощ ность, потребная на холостое вращение колонны бурильных труб; N - мощность,потребная на преодоление трения в станке л
передаче (от двигателя до вращателя станка).
Общая мощность, расходуемая при бурении,
|
N |
= .3 iQ4-.-+-.38t8 |
~ |
50 |
квт . |
|
|
|
|
0,85 |
|
|
|
Момент сопротивления труб при кручении |
|
|
||||
- Ж |
= 2 - . |
|
) = |
15 |
5 |
см3 _ ■ |
|
Ï6 |
|
5 |
|
|
|
Касательные напряжения по формуле (65) равны |
||||||
Т |
= ?А5?0.-і Ж |
л А і 38 = іодо |
|
кг/см2 . |
||
|
15,5 |
• |
288 |
|
|
|
Результирующее напряжение в верхнем сечении составит [формула
(62)] |
|
|
(JГС3 =]/і2702 + 4-10902 |
= ЗОЮ кг/см2 . |
|
Допустимое напряжение определится из выражения (66) при |
||
[<э] = 5000 = зззо |
кг/ сы2 |
( |
1,5 |
|
|
Таким образом, [б]'> 6pej. следовательно |
трубы работают с до |
|
статочным запасом прочности. |
|
|
2 .Определим напряжения, действующие в нижнем сечении и в сечении трубы, расположенной под утяжеленными трубами,
а) |
Определяем для нижнего |
сечения: |
||||
|
f |
= АД:.7,!8-? .»3. = |
0,503 |
см ; |
||
|
|
2 |
|
|
|
|
У = A L |
(7,34-6,554) = 46,8 см4 ; ш |
■?.’-2.8.8- = 30,2 1/сек; |
||||
64 |
|
|
|
|
|
30 |
-А2_ ]/-0,5-40+|/),25.402+ |
0 .2 -4 6,8 -30ь22 _ 6 ,17 м . |
|||||
30,2 |
V |
1 |
|
6 |
,4 -1 0 ^ |
|
|
G |
= ЮрО'Ал3 ' 8^ . |
_ 96 |
кг/см2 |
||
|
иаг |
б,і7^ |
|
|
|
|
Напряжение*сжатия определяется по формуле (72)
,4Q '■ |
------- = 155 кг/см2 . |
Gc 0,785*(7,32 - |
6,552) |
Касательные напряжения в нижнем сечении рассчитываются при
Лх.»= о-*
W• := 5 L |
* |
L7 , 3 f . - , 6 , 5 5 4 ). = |
2 7 |
CN;3 |
. |
167,3
Т= 71620 *,А,5_-, 1,36 = 56 8 кг/см2 27,0 - 288
Результирующее напряжение |
|
|
|
|
||
|
Ѳпр,= |
1552 + 4 *56,82 |
= 192,5 кг/см2 . |
|
||
Для определения коэффициента запаса, рассчитаем козффицента js |
||||||
= 0,35*70+ |
12,2 = 36,7 |
кг/мм2 ; G„ = 1,5 |
• G-,= |
55,5 |
||
|
|
|
|
о |
|
кг,'/мм2 ; |
|
|
2 • 36.7 - 55.5 |
0,322 |
|
||
|
ß> = |
|
|
|||
|
55,5 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
запаса |
|
|
|
|
|
|
п |
3670 |
|
= 23 |
|
|
|
= |
|
|
|
||
|
|
96 + 0,322 |
. 192,5 |
|
|
|
Таким образом, колонковая и утяжеленные трубы работают с |
||||||
очень большим запасом прочности. |
|
|
|
|||
б) |
Определим напряжения, |
возникающие в бурильной трубе, |
||||
расположенной над утяжеленными трубами. |
|
|
||||
Напряжение растяжения |
|
|
|
|
||
|
6Р |
40*31,2 ( 1 - 7 ^ 5 - ) |
|
* |
||
|
0,785 (5,0^ |
|
= 143 кг/см2 |
|||
|
|
- 3,92) |
|
|
||
Мощность, расходуемая при бурении для данного сечения, |
||||||
ЛГХВ= |
5,35 • |
10"9*2882 ' 4 * |
401*25 = 0,425 |
квт . |
||
-WpaW = 3.84 |
КВТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
N,об |
_ 0.425 |
|
+ 3.84 |
_ с |
квт |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Касательные |
напряжения составят: |
|
|
|
|
|
|
||||
% _ 71620J5•_!,36 _ ^gg |
Kr/ CJJ2. |
f |
_ ■ M - 'W .Q |
68 CM: |
|||||||
288 |
-15,5 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
7 |
= J L (54 - |
3,94) = 19,2 |
CM4 |
; |
|
|||||
|
|
|
64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I = 1 0 _ i / o ^ 1 9 ^ 2 ;3 0 [ £ |
|
= 4 96 M _ |
|
|||||||
|
|
|
30,2 |
V |
6 ,8 2 -1 0 ^ |
|
|
|
|
||
|
|
= |
1000 |
• 5,0 |
♦ |
1.68 |
= 340 кг/сы2 . |
|
|||
|
H)r |
4,962 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Результирующее напряжение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Gpej = |
1432 |
+ 4 |
• |
1092 |
= |
261 |
кг/см2 . |
|
||
Коэффициента запаса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
_ |
|
3670_______ _ |
8,6 |
» |
1,3 . |
|
|||
|
|
|
340 + 0,322 |
• 261 |
|
|
|
|
|
||
Таким образом, в колонне бурильных труб наиболее опасным сече нием является верхнее; в нижнем сечении колонны трубы работа ют с большим коэффициентом запаса.